đồ án đo lường và điều khiển đo lường và điều khiển lưu lượng chất lỏng bằng fuzzy logic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: CƠ KHÍ
---------------------------------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

TÊN CHỦ ĐỀ NGHIÊN CỨU
ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG BẰNG FUZZY LOGIC

GVHD: Lê Ngọc Duy
Thành viên nhóm:


Hà Nội–Năm 2022



MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI......................................................................4

1.1

Giới thiệu chung...............................................................................................4

1.2

Phạm vi giới hạn chức năng của mơ hình đề tài...............................................5

1.3

Phương pháp nghiên cứu..................................................................................5

1.4

Danh mục tài liệu tham khảo............................................................................6

1.5

Danh mục dự khiến thiết bị..............................................................................6

1.6

Bảng phân chia công việc các thành viên.........................................................7

CHƯƠNG 2:

XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG.............................................8

2.1

Sơ đồ khối chức năng.......................................................................................8

2.2

Phân tích lựa chọn cảm biến.............................................................................8

2.3

Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển.................................................................8

2.4

Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu.................................................................10

2.5

Phân tích bộ điều khiển.................................................................................10

2.5.1

Bộ điều khiển mờ là gì ?..........................................................................10

2.5.2

Cấu trúc bộ điều khiển mờ.......................................................................10

2.5.3

Nguyên lý điều khiển mờ.........................................................................11

2.5.4

Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ.........................................................12

2.5.5

Thiết kế bộ điều khiển lưu lượng nước (BĐK mờ Sugeno).....................12

CHƯƠNG 3:

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG................................14

3.1

Chế tạo bộ phận cơ khí...................................................................................14

3.2

Chế tạo bộ phận điện tử..................................................................................15

3.2.1

Cảm biến lưu lượng YF-S201..................................................................15


3.2.2

Arduino....................................................................................................16

3.2.3

Module L298N........................................................................................17

3.2.4

LCD16x2.................................................................................................18

3.2.5

Bơm mini 12v..........................................................................................19

3.2.6

nguồn.......................................................................................................21

3.3

Xây dựng chương trình điều khiển.................................................................22

3.4

Thử nghiệm và đánh giá hệ thống..................................................................26

CHƯƠNG 4:

Kết luận............................................................................................27


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Giới thiệu chung
a, Tổng quan
Tự động hóa q trình cơng nghệ đã thực sự phát triển và ứng dụng mạnh mẽ
trong công nghiệp, là sự lựa chọn tối ưu trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm
chất lượng cao, tiết kiệm chi phí sản xuất tạo khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị
trường.

Khoa học kỹ thuật, cách mạng công nghiệp đang đang từng bước phát triển và
chúng ta - những con người của kỹ thuật cũng phải thay đổi tầm nhìn của mình để
theo kịp cơng nghệ hiện đại. Trọng tâm của khoa học kỹ thuật trong nền văn minh
công nghiệp này đặt vào 5 lĩnh vực chính đó là cơng nghệ thông tin, công nghệ vật
liệu, nguồn năng lượng, công nghệ sinh học và công nghệ kỹ thuật điều khiển tự
động.

Nhằm ứng dụng các kiến thức đã được trang bị trong q trình học tập vào
thực tế nhóm em đã lựa chọn đề tài “ Xây dựng hệ thống đo lường và điều khiển
lưu lượng chất lỏng trong ống dẫn”. Nội dung chính của hệ thống là đo lưu lượng
chất lỏng chảy quả ống dẫn từ cảm biến lưu lượng và đưa ra tín hiệu để điều khiển
hệ thống bơm ổn định áp dụng điều khiển mờ (fuzzy logic). Hệ thống này có khả
năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống đường ống dẫn dầu, đường ống cấp nước
sinh hoạt.


Hình 1 Hệ thống đo và điều khiển lưu lượng nước trong 1 nhà máy sản xuất nước sạch

b, Giới thiệu về điều khiển mờ (fuzzy logic)
Khái niệm về logic mờ được giáo sư L.A Zadeh đưa ra lần đầu tiên năm 1965,
tại trường Đại học Berkeley, bang California - Mỹ. Từ đó lý thuyết mờ đã được phát
triển và ứng dụng rộng rãi.
Năm 1970 tại trường Mary Queen, London – Anh, Ebrahim Mamdani đã dùng
logic mờ để điều khiển một máy hơi nước mà ông không thể điều khiển được bằng
kỹ thuật cổ điển. Tại Đức Hann Zimmermann đã dùng logic mờ cho các hệ ra quyết
định. Tại Nhật logic mờ được ứng dụng vào nhà máy xử lý nước của Fuji Electronic
vào 1983, hệ thống xe điện ngầm của Hitachi vào 1987.
Lý thuyết mờ ra đời ở Mỹ, ứng dụng đầu tiên ở Anh nhưng phát triển mạnh
mẽ nhất là ở Nhật. Trong lĩnh vực Tự động hoá logic mờ ngày càng được ứng dụng
rộng rãi. Nó thực sự hữu dụng với các đối tượng phức tạp mà ta chưa biết rõ hàm

truyền, logic mờ có thể giải quyết các vấn đề mà điều khiển kinh điển không làm
được.


1.2 Yêu cầu cơ bản
 Hệ thống phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng, của các doanh nghiệp.
 Hệ thống đảm bảo được độ chính xác.
 Giá thành của hệ thống phù hợp và kết cấu nhỏ gọn.
 Hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường.

1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
a) Phương pháp
Phương pháp lý thuyết
+ Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của cảm biến lưu lượng YF-S201
thông qua các tài liệu trên internet.
+ Tìm hiểu kĩ hơn về mạch điều khiển Arduino mô phỏng trên Proteus và cách
kết nối với máy tính.
+ Đưa ra ý tưởng về các thơng số và giá trị sẽ được hiển thị trên thanh LCD.
+ Tìm các cơng thức tốn học để tính ra dung tích nước, lưu lượng máy bơm
thông qua giá trị khoảng cách đo được từ cảm biến .
+ Đề xuất và nghiên cứu về các linh kiện sẽ có trong mạch và các kinh kiện
bảo vệ.
+ Mô phỏng mạch trên ứng dụng Proteus .
Phương pháp thực nghiệm:
+ Dựa và tham khảo vào các mơ hình tham khảo trên Internet để cải tiến thiết
kế và mục đích sử dụng.


b) Phạm vi đề tài và giới hạn nghiên cứu
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong các hộ gia đình để phục vụ

an tồn cho các bình chứa, bể chứa trong các hộ gia đình khi có sự cố tràn gây nguy
hiểm.
Mơ hình đo lường và điều khiển lưu lượng chất lỏng áp dụng điều khiển mờ
hiển thị được tín hiệu lưu lượng dịng chảy chất lỏng (chất lỏng thực tế là nước)
lên máy tính để điều khiển và màn hình LCD để quan sát, điều khiển lưu lượng
chất lỏng trong ống dẫn từ bể chứa thông qua máy bơm

1.4 Ý nghĩa thực tiễn
Ngày nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và cơng nghệ, nhu
cầu của con người đặt ra ngày càng cao. Để đánh giá được chất lượng sản phẩm thì
khơng thể thiếu phương pháp sản xuất đo lường. Vì vậy dụng cụ đo lường là một
trong những công cụ lao động tạo ra chất lượng cao và tạo ra các sản phẩm tốt.
Một trong những dụng cụ đo đó là thiết bị đo và điều khiển lưu lượng. Đo và
điều khiển lưu lượng có tầm quan trọng đặc biệt trong cơng nghiệp như khi cần
khống chế lượng chất lỏng tham gia vào qn trình ở lị phản ứng hóa học, nhà máy
sản xuất xi măng, động cơ đốt,…
Vận dụng một cách tổng hợp những kiến thức đã học để tiến hành thiết kế, thi
cơng mạch để từ đó có thể đào sâu, mở rộng và hoàn thiện vốn hiểu biết của bản
thân
Kết quả thiết kế và thi công mạch giúp cho việc đơn giản hóa nhu cầu về tự động
hóa và thiết bị thơng minh.
Ngồi ra, đề tài cịn có thể giúp cho người mới học về điện, điện tử, cơ điện tử,...
có thể tiếp thu thêm những kiến thức mới về lập trình Arduino để ứng dụng vào các
nhu cầu của mình trong sinh hoạt đời sống và làm việc.


CHƯƠNG 2:

XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng

Chú thích :

: Nguồn điện
: Tín hiệu

Ý nghĩa của các khối hệ thống :
-

Khối nguồn : cung cấp điện cho các thiết bị có trong hệ thống như : vi điều
khiển , máy bơm , cảm biến ,…

-

Khối cảm biến lưu lượng: Đo và gửi tín hiệu thu được từ thực tế gửi tới khối
xử lý

-

Khối điều khiển động cơ : Chấp hành tín hiệu từ khối xử lý

-

Khối xử lý trung tâm : Nhận tín hiệu từ cảm biến từ đó xuất ra mức tín hiệu
điều khiển cho các phần tử chấp hành.

-

Khối nút nhấn và led báo hiệu : Nhận và thực hiện tín hiệu từ khối xử lý
trung tâm.

2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến
Trong lý thuyết, cảm biến lưu lượng lại được chia làm 3 loại dựa theo nguyên
lý đo của chúng.
Chúng gồm ba loại:
 Cảm biến lưu lượng thể tích
 Cảm biến lưu lượng khối lượng
 Cảm biến lưu lượng vận tốc
 Cảm biến lưu lượng thể tích
Cảm biến lưu lượng thể tích là duy nhất trong số các cảm biến lưu lượng thực
hiện phép đo trực tiếp thể tích chất lỏng đi qua thiết bị. Tất cả các loại cảm biến lưu
lượng khác không trực tiếp đo tốc độ dịng chảy mà thay vào đó, đo một thơng số
khác (chẳng hạn như áp suất) và sau đó sử dụng thơng tin đó để lấy hoặc suy ra tốc
độ dòng chảy từ phép đo được thực hiện.

Với cảm biến lưu lượng thể tích, một thể tích chất lỏng đã biết sẽ được cuốn
vào và di chuyển qua cảm biến bằng cách sử dụng các bộ phận quay để truyền một
cách hiệu quả chất lỏng có thể tích đã biết này theo tuần tự trước khi cho phép nhiều
chất lỏng hơn đi vào thiết bị. Khi các bộ phận quay hồn thành một vịng quay, một
lượng chất lỏng đã biết đã được chuyển qua cảm biến. Đếm số vòng quay xảy ra
trên một đơn vị thời gian sau đó thiết lập thể tích chất lỏng đi qua trên một đơn vị
thời gian. Vì dịng chất lỏng chuyển động trực tiếp các thành phần quay nên vận tốc
quay tỷ lệ thuận với tốc độ dịng chảy.
Hình 2.1 Cảm biến lưu lượng cánh khuấy

Việc giữ chất lỏng bên trong cảm biến lưu lượng được thực hiện thông qua
việc sử dụng các phốt cơ khí được thiết kế để ngăn chặn sự đi qua của bất kỳ chất
lỏng nào qua thiết bị mà không đo. Với các thành phần chính xác cao có khe hở tối
thiểu, cảm biến lưu lượng đo thể tích có độ chính xác cao. Chúng cũng có khả năng
hoạt động trên nhiều độ nhớt chất lỏng, có yêu cầu bảo trì thấp và có tuỳ chọn giao
diện cơ học hoặc điện tử. Dùng cho các ứng dụng như đo dầu, xăng, chất lỏng thủy
lực và đo nước và khí…
 Cảm biến lưu lượng khối lượng
Cảm biến lưu lượng khối thường được tìm thấy trong các ứng dụng ơ tơ, nơi
chúng được sử dụng để đo khối lượng khơng khí đi vào hệ thống nạp khí của động
cơ đốt trong. Đầu ra của cảm biến được đưa đến hệ thống điều khiển động cơ điện
tử, nơi nó được sử dụng làm đầu vào để xác định lượng nhiên liệu cần cung cấp cho
động cơ để thu được hỗn hợp nhiên liệu-không khí thích hợp cho q trình đánh
lửa.
Một kiểu khác của cảm biến lưu lượng khối lượng được gọi là đồng hồ đo lưu
lượng Coriolis. Kiểu dáng của đồng hồ đo lưu lượng khối lượng này sử dụng
nguyên tắc rằng chất lỏng chảy qua một ống dao động sẽ thể hiện quán tính, làm
cho ống xoắn và mức độ xoắn của nó tỷ lệ với tốc độ dịng chảy của chất lỏng.
Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động


Chất lỏng quá trình được tách ra và đi qua hai ống trong cảm biến được kích
thích bởi một cuộn dây dẫn động, khiến chúng dao động đối nghịch với nhau ở tần
số cộng hưởng của chúng. Khi các ống dao động, các cảm biến điện tử gắn trong
các ống sẽ chuyển chuyển động của các ống thành sóng hình sin.
Khi khơng có dịng chảy qua các ống, sóng sin vào và ra cùng pha, nghĩa là
các ống chuyển động đồng bộ. Khi có dịng chất lỏng chảy trong các ống, hiệu ứng
Coriolis gây ra chuyển động xoắn trong các ống chảy ngược chiều với nhau.
Chuyển động này dẫn đến sự lệch pha của sóng sin phản ánh chuyển động không
đồng bộ của hai ống. Chênh lệch thời gian quan sát được giữa hai sóng sin, được

gọi là Δt, tỷ lệ với tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong ống.
Tần số của sóng sin có thể được sử dụng để đo mật độ của chất lỏng trong
ống. Mật độ chất lỏng tỷ lệ nghịch với bình phương tần số. Chất lỏng có khối lượng
riêng lớn hơn sẽ thể hiện tần số dao động thấp hơn. Biết được tốc độ dòng chảy khối
lượng và mật độ chất lỏng cho phép dễ dàng tính được lưu lượng thể tích.
 Cảm biến lưu lượng vận tốc
Cảm biến lưu lượng vận tốc là những cảm biến trong đó cảm biến lấy được tốc
độ dòng chảy bằng cách thực hiện phép đo vận tốc của chất lỏng thông qua cảm
biến. Loại cảm biến lưu lượng này có nhiều loại, bao gồm:


 Cơ khí (ví dụ: Tuabin, Cánh quạt và Bánh xe chèo)
 Điện từ
 Siêu âm

Hình 2.3 Cảm biến lưu lượng không tiếp xúc

Với cảm biến lưu lượng cơ học, một thiết bị cơ học quay, chẳng hạn như bánh
xe cánh khuấy được gắn trên ổ trục, nằm trực tiếp trong đường dẫn dòng chảy. Khi
chất lỏng chuyển động, cánh khuấy quay và chuyển động quay của nó được phát
hiện bởi một cảm biến như hiệu ứng Hall, cuộn dây từ tính hoặc cảm biến hồng
ngoại. Sau đó, thiết bị điện tử của cảm biến lưu lượng sẽ chuyển đổi các vịng quay
thành tín hiệu đầu ra, chẳng hạn như xung sóng hình chữ nhật, có thể được lập trình
để thể hiện một đầu ra nhất định trên một đơn vị thời gian.
 Để tối ưu hóa chi phí và dựa trên thực tế mức độ sử dụng thực tế ta
nên chọn cảm biến lưu lượng thể tích
Sử dụng cảm biến lưu lượng YF-S201, có hai lý do để lựa chọn cảm biến này:
thứ nhất, lưu lượng mà cảm biến có thể đo được rộng từ 1-30L/min ; thứ hai đầu ra
của cảm biến là một điện áp tương tự dễ đọc thông qua một kênh ADC của vi điều
khiển.

ADC dùng điện áp tham chiếu là +5V và rộng 10bit. Điện áp đọc từ cảm biến được
chuyển thành dạng kỹ thuật số theo cơng thức sau:
Vout =ADC/1024*5
2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển
Có rất nhiều bộ điều khiển mà ta có thể sử dụng vào nhiều mục đích khác
nhau như bộ điều khiển LQR (Linear Quadractic Regulator), điều khiển trượt, điều
khiển PID, điều khiển thích nghi, điều khiển IF-ELSE, điều khiển mờ (Fuzzy logic),
…
Tuy nhiên, thực tế đối tượng điều khiển là hệ thống truyền dẫn chất lỏng và
điều khiển lưu lượng trong ống dẫn, hệ thống này không cần hàm truyền mà dựa
theo kinh nghiệm và thực nghiệm để điều khiển. Vì vậy, dùng bộ điều khiển mờ
(Fuzzy logic) là tối ưu nhất cho hệ thống này.
2.3.1 Bộ điều khiển mờ là gì ?
Để hiểu rõ khái niệm “MỜ”1 là gì ta hãy thực hiện phép so sánh sau :
Trong tốn học phổ thơng ta đã học khá nhiều về tập hợp, ví dụ như tập các số
thực R, tập các số nguyên tố P={2,3,5,...}… Những tập hợp như vậy được gọi là tập
hợp kinh điển hay tập rõ, tính “RÕ” ở đây được hiểu là với một tập xác định S chứa
n phần tử thì ứng với phần tử x ta xác định được một giá trị y=S(x).
Giờ ta xét phát biểu thông thường về tốc độ một chiếc xe mơtơ : chậm, trung
bình, hơi nhanh, rất nhanh. Phát biểu “CHẬM” ở đây không được chỉ rõ là bao
nhiêu km/h, như vậy từ “CHẬM” có miền giá trị là một khoảng nào đó, ví dụ 5km/h
– 20km/h chẳng hạn. Tập hợp L={chậm, trung bình, hơi nhanh, rất nhanh} như vậy
được gọi là một tập các biến ngôn ngữ. Với mỗi thành phần ngôn ngữ xk của phát
biểu trên nếu nó nhận được một khả năng
(xk) thì tập hợp F gồm các cặp (x, (xk)) được gọi là tập mờ.

1 Điều khiển mờ - Nguyễn Thị Phương Hà

2.3.2 Cấu trúc bộ điều khiển mờ
Một bộ điều khiển mờ gồm 3 khâu cơ bản:
+ Khâu mờ hoá
+ Thực hiện luật hợp thành
+ Khâu giải mờ
Xét bộ điều khiển mờ MISO sau, với véctơ đầu vào X = u1 u2 … u

Hình 2.4 Các khâu trong điều khiển mờ

2.3.3 Ngun lý điều khiển mờ
Ta có mơ hình ngun lý điều khiển mờ

T


Hình 2.5

Các bước thiết kế hệ thống điều khiển mờ:
+ Giao diện đầu vào gồm các khâu: mờ hóa và các khâu hiệu chỉnh như tỷ lệ,
tích phân, vi phân …
+ Thiếp bị hợp thành : sự triển khai luật hợp thành R
+ Giao diện đầu ra gồm : khâu giải mờ và các khâu giao diện trực tiếp với đối
tượng.
2.3.4 Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ
 Các bước thiết kế:

B1 : Định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào/ra.
B2 : Xác định các tập mờ cho từng biến vào/ra (mờ hoá).
 Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ.

 Số lượng tập mờ.
 Xác định hàm thuộc.
 Rời rạc hoá tập mờ.
B3 : Xây dựng luật hợp thành.
B4 : Chọn thiết bị hơp thành.
B5 : Giải mờ và tối ưu hoá.
 Những lưu ý khi thiết kế BĐK mờ

 Không bao giờ dùng điều khiển mờ để giải quyết bài tốn mà có thể dễ
dàng thực hiện bằng bộ điều khiển kinh điển.
 Không nên dùng BĐK mờ cho các hệ thống cần độ an toàn cao.


 Thiết kế BĐK mờ phải được thực hiện qua thực nghiệm.
 Phân loại các BĐK mờ
- Điều khiển Mamdani

(MCFC)

- Điều khiển mờ trượt

(SMFC)

Điều khiển tra bảng

(CMFC)

-

- Điều khiển Tagaki/Sugeno (TSFC)

2.3.5 Thiết kế bộ điều khiển lưu lượng nước (BĐK mờ Sugeno)
Theo mơ hình dự kiến dịng nước sẽ chảy từ bể 16cmx11cmx7cm tiết diện
176, ống dẫn có tiết diện 0,5
Bơm 12v có hệ số tỉ lệ với cơng suất máy bơm k=300, bơm nước vào bể
Gia tốc trọng trường g=981cm/
Hệ số xả Cd=0,6 (tham khảo)
Theo thực nghiệm, để an toàn cho bể mực nước mà bơm sẽ bơm vào an toàn ở
5cm và lưu lượng đầu ra 0,3mL/s, đo điện áp cấp cho bơm 4v
 Thiết lập hệ thống điều khiển mờ :

Bộ điều khiển mờ sẽ điều khiển bơm sao cho lưu lượng ở đầu ra của bể đạt giá
trị đặt trước(0,3L/s)
-Xác định ngõ vào/ra:
+Ngõ vào: lưu lượng
+Ngõ ra: điện áp cấp bơm
-Xác định biến ngôn ngữ:
+Lưu lượng = {thap, vua, cao}
+Điện áp = {yeu, vua, manh}


-Mờ hóa ngõ vào theo các hàm liên thuộc như sau:

-Hàm liên thuộc ngõ ra:

-Luật điều khiển:
+nếu L “cao” thì u “yeu”
+nếu L “vua” thì u “vua”
+nếu L “thap” thì u “manh”

2.4 Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu


hình 2.6 Sơ đồ nối dây

Xử lí tín hiệu:
Lập trình hệ thống có thể thực hiện được các cơng việc sau:
Với L là lưu lượng nước:
Khi L<0.1 hệ thống bơm thủy lực sẽ tự động bơm nước bên ngoài vào công
suất mạnh, đồng thời LCD sẽ hiện lưu lượng nước
Khi 0.1với cơng suất vừa, đồng thời LCD sẽ hiện lưu lượng nước
Khi S> 0.3 hệ thống bơm thủy lực sẽ tự động bơm nước bên ngoài vào với
công suất yếu, đồng thời LCD sẽ hiện lưu lượng nước
Hệ thống hoạt động theo một chương trình hồn tồn tự động


CHƯƠNG 3:

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG

3.1 Chế tạo bộ phận cơ khí

hình 3.2: khung hệ thống

3.2 Chế tạo và lắp ráp bộ phận điện - điện tử
3.2.1 Cảm biến lưu lượng YF-S201
Trên thị trường tồn tại khá nhiều loại cảm biến dùng trong việc đo lưu lượng.
Tùy vào nhu cầu về tính chính xác, giá thành, mục đích sử dụng, mơi trường xung
quanh mà có những loại cảm biến đặc thù.

Cảm biến lưu lượng YF-S201 thường dùng trong các máy bơm nước hồ cá,
máy bơm mini, máy nước nóng.v.v…. Cảm biến hoạt động dựa tên cánh quạt nước
và cảm biến Hall bên trong, khi nước chảy qua làm quạt nước quay ==> cảm biến
Hall ==> xung vng ( từ NPN).

hình

Chức năng 3 dây ngõ ra:
 Màu đỏ : nguồn : 5 – 24V
 Dây đen : GND (mass).
 Dây vàng : tín hiệu.

Các tín hiệu xung ra là một dải xung vng đơn giản vì vậy nó khá dễ dàng để
nhập và chuyển đổi thành lít mỗi phút bằng cách sử dụng công thức sau đây:
Tần số xung (Hz) / 7,5 = tốc độ dịng chảy (L / phút)
Thơng số kỹ thuật và điều kiện hoạt động:
 Nguồn: 5 – 24V
 Dòng tiêu thụ : < 10mA.


 Chịu áp lực đến: 1.75Mpa
 Lưu lượng đo: 1 – 30 (L/min)
 Nhiệt độ hoạt động: < 120 độ C
 Độ ẩm: 35% – 90% RH
 Kích thước: 61 x 36 x 34mm
Lưu ý quan trọng : Không được để nghiêng quá 5 độ, lắp thẳng đứng và nhiệt
độ nước chảy qua <120 độ C
3.2.2 Arduino

Arduino Uno R3 là dòng Arduino thế hệ thứ 3 cũng giống như các phiên bản
trước đây giúp người dùng dễ dàng tiếp cận với lập trình để tạo ra phần cứng có
những tính năng mong muốn một cách nhanh chóng với chi phí hợp lý.

hình 3.3 Arduino uno

bảng 3.1

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16 MHz


Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino
UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu khơng dùng để truyền
nhận dữ liệu, phải mắc một điện trở hạn dòng.
 Các chân vào ra của arduino uno R3
-

Chân xuất tín hiệu ra: Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno,
những chân có dấu ~ là những chân có thể băm xung (PWM), tức có thể điều
khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng của đèn.

-

Chân lấy tín hiệu Analog: Các chân này lấy tín hiệu Analog (tín hiệu tương
tự) từ cảm biến để IC Atmega 328 xử lý. Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu
Analog, từ A0 đến A5.

3.2.3 Module L298N
Module L298N cũng là một module thông dụng với chức năng thông dụng và
giá thành cực kỳ rẻ là lựa chọn của các bạn học sinh, sinh viên.
hình 3.4 module L298N


Thơng số kỹ thuật:
 Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
 Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V
 Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)
 Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
 Dịng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA (Arduino có thể chịu đến 40mA)
 Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
Chức năng các chân của mạch
 12V power, 5V power. Đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ. Có
thể cấp nguồn 9-12V ở 12V.
 Bên cạnh đó có jumper 5V, nếu bạn để như hình ở trên thì sẽ có nguồn 5V ra
ở cổng 5V power, ngược lại thì khơng. Bạn để như hình thì ta chỉ cần cấp
nguồn 12V vô ở 12V power là có 5V ở 5V power, từ đó cấp cho Arduino
 Power GND chân này là GND của nguồn cấp cho Động cơ, phải đồng bộ
GND với arduino.
 Gồm có 4 chân Input. IN1, IN2, IN3, IN4 nhận tín hiệu high hoặc low.


 Output A,B: nguồn cho hai động cơ A, B.

 Chân ENA, ENB nhận tín hiệu điều khiển chiều rộng của xung dương.
 Chu kì xung điều khiển động cơ là 2ms.
3.2.4 Module hiển thị I2C LCD16x2
LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong q trình kết nối và chiếm dụng
nhiều chân của vi điều khiển nên việc sử dụng Module chuyển đổi I2C LCD sẽ giải
quyết vấn đề này

hình 3.5: Module I2C LCD 16×2
Bảng 3.2 Giao tiếp I2C và LCD 16x2

Thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN,
D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi ta chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL,
SDA) để kết nối. Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver